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Una onda estacionaria se forma por la interferencia de dos ondas de la misma naturaleza con igual amplitud, longitud de onda yfrecuencia que avanzan en sentido opuesto a través de un medio. Si tenemos un medio como una cuerda de un instrumento musical o la goma que utilizamos en la práctica en ellos conviven la onda directa y la que se va reflejando continuamente.
Las ondas estacionarias permanecen confinadas en un espacio (cuerda, tubo con aire, membrana, etc.). La amplitud de la oscilación para cada punto depende de su posición, la frecuencia es la misma para todos y coincide con la de las ondas que interfieren. Hay puntos que no vibran (nodos), que permanecen inmóviles, estacionarios, mientras que otros (vientres o antinodos) lo hacen con una amplitud de vibración máxima, igual al doble de la de las ondas que interfieren, y con una energía máxima. El nombre de onda estacionaria proviene de la aparente inmovilidad de los nodos. La distancia que separa dos nodos o dos antinodos consecutivos es media longitud de onda. La amplitud de la onda estacionaria es el doble de las ondas directa y reflejada.
En nuestro caso del laboratorio
f=50Hz Periodo=0,02s
Amplitud de vibración A=0,9 cm
En el caso de que formemos media onda longitud de onda= 0,68 m
Ecuación de la primera onda y = 0,68. sen(314t-9,23x) esta onda se refleja y cambia su sentido.
segunda onda y = 0,68. sen(314t+9,23x)
La suma de las dos en la misma cuerda es :
y = 0,68. sen(314t-9,23x) + 0,68. sen(314t+9,23x) = 1,36 . sen314t cos9,23x cm
Una onda estacionaria que se anula en los extremos y tiene un máximo en la mitad de la goma.
Se puede considerar que las ondas estacionarias no son ondas de propagación sino los distintos modos de vibración de la cuerda, el tubo con aire, la membrana, etc. Para una cuerda, tubo, membrana, ... determinados, sólo hay ciertas longitudes de onda posibles dadas por la longitud de la cuerda y la forma en la que están sujetos los extremos. Como la velocidad depende de la tensión de la cuerda eso quiere decir que solo hay también determinadas frecuencias posibles que se llaman frecuencias de resonancia. La más baja se denomina frecuencia fundamental, y las demás son múltiplos enteros de ella (doble, triple, ...).
Puedes ver una animación que explica las ondas estacionarias:
O una animación que representa nuestra práctica:
LABORATORIO:
Podemos ver las fotos del laboratorio en:
http://picasaweb.google.es/fisica2008renedo/OndasEstacionariasEnUnaCuerda#
En esta práctica hemos observado la formación de ondas estacionarias en una cuerda. Según sea la Tensión de la goma la velocidad de la onda cambia. La frecuencia es fija y viene dada por el vibrador 50Hz. La longitud de la onda la podem0s observar midiendo la distancia entre nodos (puntos sin vibración).
Con la longitud de onda y la frecuencia calculamos la velocidad de la onda.
Con el trabajo de excel vemos que la velocidad de la onda aumenta con la Tensión, pero que la relación no es lineal. La mejor gráfica es una ecuación de segundo grado.
Variando la Tensión, logramos que en la cuerda se forme media onda, 1 onda, 1,5 ondas y así sucesivamente.
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